光敏三极管的应用电路

光敏二极管和光敏三极管简介及应用光敏二极管和光敏三极管是光电转换半导体器件，与光敏电阻器相比具有灵敏度高、高频性能好，可靠性好、体积小、使用方便等优。一、光敏二极管1．结构特点与符号光敏二极管和普通二极管相比虽然都属于单向导电的非线性半导体器件，但在结构上有其特殊的地方。光敏二极管使用时要反向接入电路中，即正极接电源负极，负极接电源正极。2.光电转换原理根据PN结反向特性可知，在一定反向电压范围内，反向电流很小且处于饱和状态。此时，如果无光照射PN结，则因本征激发产生的电子-空穴对数量有限，反向饱和电流保持不变，在光敏二极管中称为暗电流。当有光照射PN结时，结内将产生附加的大量电子空穴对（称之为光生载流子），使流过PN结的电流随着光照强度的增加而剧增，此时的反向电流称为光电流。不同波长的光（兰光、红光、红外光）在光敏二极管的不同区域被吸收形成光电流。被表面P型扩散层所吸收的主要是波长较短的兰光，在这一区域，因光照产生的光生载流子（电子），一旦漂移到耗尽层界面，就会在结电场作用下，被拉向N区，形成部分光电流；彼长较长的红光，将透过P型层在耗尽层激发出电子一空穴对，这些新生的电子和空穴载流子也会在结电场作用下，分别到达N区和P区，形成光电流。波长更长的红外光，将透过P型层和耗尽层，直接被N区吸收。在N区内因光照产生的光生载流子（空穴）一旦漂移到耗尽区界面，就会在结电场作用下被拉向P区，形成光电流。因此，光照射时，流过PN结的光电流应是三部分光电流之和。二、光敏三极管光敏三极管和普通三极管的结构相类似。不同之处是光敏三极管必须有一个对光敏感的PN结作为感光面，一般用集电结作为受光结，因此，光敏二极管实质上是一种相当于在基极和集电极之间接有光敏二极管的普通二极管。其结构及符号如图Z0130所示。三、光敏二极管的两种工作状态光敏二极管又称光电二极管，它是一种光电转换器件，其基本原理是光照到P-N结上时，吸收光能并转变为电能。它具有两种工作状态：（1）当光敏二极管加上反向电压时，管子中的反向电流随着光照强度的改变而改变，光照强度越大，反向电流越大，大多数都工作在这种状态。（2）光敏二极管上不加电压，利用P-N结在受光照时产生正向电压的原理，把它用作微型光电池。这种工作状态，一般作光电检测器。光敏二极管分有P-N结型、PIN结型、雪崩型和肖特基结型，其中用得最多的是P-N结型，价格便宜。光信号放大和开关电路光敏三极管应用电路实例实例１：光信号放大电路图1光敏三极管应用电路－光信号放大电路实例２：光控开关电路图２光敏三极管应用电路－光控开关电路实例３：光控开关电路图3光敏三极管应用电路－光控开关电路光敏三极管3DU5的暗电阻（无光照射时的电阻）大于1兆欧，光电阻（有光照射时的电阻）约为2千欧。开关管3DK7和3DK9共同作为光敏三极管3DU5的负载。当3DU5上有光照射时，它被导通，从而在开关管3DK7的基极上产生信号，使3DK7处于工作状态；3DK7则给3DK9基极上加一信号使3DK9进入工作状态，并输出约25毫安的电流，使继电器K通电工作，即它的常闭触点断开，常开触点导通。当光敏管3DU5上无光照射时，电路被断开，3DK7、3DK9均不工作，也无电流输出，继电器不动作，即常闭触点导通，常开触点断开。因此通过有无光照射到光敏管3DU5上即可控制继电器的工作状态，从而控制与继电器连接的工作电路。实例４：光控语音报警电路图4光敏三极管应用电路－光控语音报警电路它由光控三极管和35语音集成电路两部分组成。图中光敏三极管VT1和晶体三极管VT2，电阻R1、R2、R3和电容C1、C2等构成光控开关电路。语音集成电路IC及三极管VT3、电阻R4、R5等构成语音放大电路。平常在光源照射下，VT1呈低阻状态，VT2饱和导通，IC触发端3脚得不到正触发脉冲而不工作，扬声器无声。当VT1被物体遮挡时，便产生一负脉冲电压，并通过C1耦合到VT2的基极，导致VT2进入截止状态，IC获得一正触发脉冲而工作，输出音频信号通过VT3放大，推动扬声器发出声响。声响内容可根据不同场合选择不同的语音电路来产生，例如高压电网或配电房等场所，可选用“高压重地，禁止人内”、“有电危险，请勿靠近”等语音集成电路实例5：红外接收机电路由一只能对调幅的红外敏感的光敏三极管VT1和一个三级高增益音频放大器组成的，该接收机的输出阻抗可以与当前的低阻头戴式耳机相匹配，接收效果好，使用方便，如下图五所示。图5光敏三极管应用电路－红外接收机电路实例6：红外检测器红外检测器主要用于检测红外遥控发射装置是否正常工作。红外检测器的电路如图所示。当红外遥控发射装置发出的红外光照射到光敏三极管VT1时，其内阻减小，驱动VT2导通，使发光二极管VD1随着人射光的节奏被点亮。由于发光二极管VD1的亮度取决于照射到光敏三极管VT1的红外光的强度，因此，根据发光二极管VD1的发光亮度，可以估计出红外发射装置上的电池是否还可以继续使用。图6光敏三极管应用电路－红外检测电路实例7：烟雾报警器烟雾报警器由红外发光管、光敏三极管构成的串联反馈感光电路，半导体管开关电路及集成报警电路等组成，如图所示。当被监视的环境洁净无烟雾时，红外发光二极管VD1以预先调好的起始电流发光。该红外光被光敏三极管VT1接收后其内阻减小，使得VD1和VT1串联电路中的电流增大，红外发光二极管VD1的发光强度相应增大，光敏三极管内阻进一步减小。如此循环便形成了强烈的正反馈过程，直至使串联感光电路中的电流达到最大值，在R1上产生的压降经VD2使VT2导通，VT3截止，报警电路不工作。当被监视的环境中烟雾急骤增加时，空气中的透光性恶化，此时光敏三极管VT1接收到的光通量减小，其内阻增大，串联感光电路中的电流也随之减小，发光二极管VD1的发光强度也随之减弱。如此循环便形成了负反馈的过程，使串联感光电路中的电流直至减小到起始电流值，R1上的电压也降到1.2V，使VT2截止，VT3导通，报警电路工作，发出报警信号。C1是为防止短暂烟雾的干扰而设置的。图7光敏三极管应用电路－烟雾报警电路